甜菜堿的安全性及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

wlei908 · 發(fā)表于 2010-9-1 08:16:42

　　甜菜堿的安全性及對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響
　　甜菜堿是一種廣泛存在于動(dòng)物、微生物、植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物。甜菜堿(甘氨酸甜菜堿、三甲基甘氨酸)是一種季銨鹽，在甘氨酸的氮原子上連接3個(gè)甲基而成。甜菜堿容易吸潮，能從空氣中吸收水分。目前甜菜堿的來源有兩種一種是從甜菜制糖后的糖蜜中提取，一種是以氯乙酸和三甲胺為原料化工合成。由于后者生產(chǎn)成本較低，并可以規(guī)?；a(chǎn)因此得到了廣泛應(yīng)用。甜菜堿廣泛存在于生物體內(nèi)，也存在于人體內(nèi)，在一些植物、微生物以及海洋無脊椎動(dòng)物的體內(nèi)大量存在。甜菜中甜菜堿的含量大約在1.9g/kg[1]，人類大量食用的一些甲殼類動(dòng)物的新鮮肌肉內(nèi)甜菜堿的含量可達(dá)1-9g/kg，而一些軟體類動(dòng)物的體內(nèi)甜菜堿的含量可達(dá)6-14g/kg【2】。飼喂大馬哈魚添加了1.5%甜菜堿的試驗(yàn)日糧1-2個(gè)月，肌肉中甜菜堿的含量為0.7-0.9g/kg,而對(duì)照組甜菜堿含量為0.12-0.28g/kg【3】。
　　甜菜堿在體內(nèi)的代謝我們已經(jīng)很清楚了。在眾多的生化反應(yīng)過程中甜菜堿作為甲基供體提供活性甲基，如高半胱氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼岬倪^程。甜菜堿廣泛分布于不同的組織和細(xì)胞內(nèi)，而腎髓質(zhì)內(nèi)的含量最高，在那里甜菜堿起到調(diào)節(jié)滲透壓的作用。在甲基化反應(yīng)過程中，甜菜堿提供一個(gè)甲基轉(zhuǎn)化為二甲基甘氨酸，然后進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)化為肌氨酸和甘氨酸。甜菜堿主要是從小腸被吸收進(jìn)體內(nèi)的，表觀吸收率接近100%【5】。
　　甜菜堿的應(yīng)用現(xiàn)狀：
　　甜菜堿在豬、禽、反芻和魚類的飼料中已得到了廣泛應(yīng)用，一般的添加量為0.2-15kg/噸飼料。在飼料中甜菜堿作為高效的甲基供體具有節(jié)約部分膽堿和蛋氨酸的作用，從而降低飼料成本。甜菜堿另一個(gè)重要的作用是作為滲透壓調(diào)節(jié)劑緩解腸道遭受的各種應(yīng)激。甜菜堿還可以增強(qiáng)酶和生物膜對(duì)溫度和離子的耐受力，從而穩(wěn)定了某些大分子的生物功能。在魚類飼料中添加甜菜堿緩解淡、海水轉(zhuǎn)換應(yīng)激的做法已被廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)期的試驗(yàn)研究未發(fā)現(xiàn)有不良影響。
　　很多國(guó)家和地區(qū)也將甜菜堿大量應(yīng)用于人類食品中，比如日本。甜菜堿還可應(yīng)用于藥劑中，比如用于治療人的高半胱氨酸尿癥和預(yù)防脂肪肝等，長(zhǎng)期應(yīng)用均未有不良反應(yīng)【15】。食品中添加甜菜堿在日本、韓國(guó)均獲得了許可，甜菜堿作為健康添加食品在美國(guó)也獲得了FDA的批準(zhǔn)。
　　甜菜堿在全球范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用于化妝品中，如護(hù)發(fā)、護(hù)膚產(chǎn)品。
　　甜菜堿還在發(fā)酵行業(yè)中大量應(yīng)用，提高了發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)率，如維生素、抗生素、氨基酸等。這是因?yàn)樘鸩藟A能夠保護(hù)微生物免受滲透壓激變的影響提高了微生物的成活率，而且甜菜堿與很多催化酶具有很好的兼容性。
　　甜菜堿的安全性：
　　大鼠口服無水甜菜堿的半數(shù)致死量，LD50為11.179±0.725g/kgBW，因此是屬于無急性毒性作用的物質(zhì)【6】。
　　細(xì)菌的反向突變?cè)囼?yàn)(對(duì)鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行艾姆斯氏試驗(yàn))證明一水甜菜堿無致突變作用【7】。
　　家鼠骨髓微核試驗(yàn)結(jié)果顯示，口服2g/kg體重的一水甜菜堿不會(huì)引起家鼠骨髓微核數(shù)的增加【8】。
　　對(duì)人的淋巴細(xì)胞分裂中期相分析發(fā)現(xiàn)，一水甜菜堿不是淋巴細(xì)胞的斷裂劑【9】。對(duì)豚鼠的敏感試驗(yàn)顯示，一水甜菜堿不是豚鼠的敏化劑，甜菜堿屬于非致敏性物質(zhì)，引起豚鼠的過敏率為零【10】。用10%的一水甜菜堿水溶液(w/v)進(jìn)行急性眼睛刺激試驗(yàn)顯示，沒有引起任何眼睛刺激，可以認(rèn)定在此濃度下不是刺激性物質(zhì)【11】。
　　皮膚刺激性試驗(yàn)顯示，在濃度為5.15%-10.3%的十二烷基醚硫酸鈉溶液中加入超過3.5%的一水甜菜堿時(shí)可以非常顯著的降低刺激性。作用效果與甜菜堿之間存在劑量依賴性。另外，50%(w/v)的一水甜菜堿水溶液產(chǎn)生的刺激性看起來還要低于去離子水【12】。
　　含有一水甜菜堿的化妝品和含有安慰劑的化妝品對(duì)皮膚保水率的試驗(yàn)顯示，在皮膚上使用含有甜菜堿的化妝品可以顯著的增加皮膚的保水率，減少水分流失【13】。
　　一水甜菜堿對(duì)所選擇的9種微生物的最低抑制濃度為10%以上(w/v)。在濃度低于10%的情況下一水甜菜堿不會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)造成影響。
　　甜菜堿鹽酸鹽對(duì)小鼠雌、雄性經(jīng)口LD50值為5.84g/kg，對(duì)雌性大鼠經(jīng)口LD50值為6.81g/kg,對(duì)雄性大鼠經(jīng)口LD50值為5.84 g/kg, 根據(jù)急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，甜菜堿鹽酸鹽為實(shí)際無毒類物質(zhì)【16】。
　　甜菜堿的生物降解性
　　自然界中甜菜堿廣泛存在于動(dòng)物、植物、微生物的體內(nèi)。生物體在新陳代謝時(shí)或者死亡后，甜菜堿被釋放到自然環(huán)境中，做為微生物生長(zhǎng)所需要的基質(zhì)而被利用。不論是厭氧的還是需氧的微生物都普遍具有降解甜菜堿的能力。實(shí)驗(yàn)室結(jié)果顯示，在土壤中微生物的作用下甜菜堿在砂質(zhì)粘土中2周內(nèi)就可以完全被降解。經(jīng)計(jì)算分析得知工業(yè)級(jí)無水甜菜堿(含量97%以上)的生物需氧量為1000mgO2/g甜菜堿;化學(xué)需氧量(COD)略高，為1300mg O/g甜菜堿;采用重鉻酸鉀(K2Cr2O7)作為氧化劑測(cè)定出的化學(xué)耗氧量(CODCr)為70-100mg O/g甜菜堿。
　　甜菜堿具有很高的水溶性，大約為160g/100g水，因此認(rèn)為甜菜堿很容易被生物降解。
　　甜菜堿在水環(huán)境中的情況：
　　甜菜堿在很多海洋無脊椎動(dòng)物體內(nèi)大量存在，這些無脊椎動(dòng)物被魚類捕食，成為魚類體內(nèi)甜菜堿的重要來源。大馬哈魚的商業(yè)飼料中添加甜菜堿2-15g/kg，可以提高飼料的誘食性，促進(jìn)生長(zhǎng)并提高飼料轉(zhuǎn)化率。假設(shè)每天的投餌量為體重的1%-8%，飼料中甜菜堿的含量為2-15g/kg，那么魚類每天通過餌料攝入的甜菜堿為20-1200mg/kg體重，經(jīng)過很多長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究并未發(fā)現(xiàn)不利影響。
　　飼喂含甜菜堿15g/kg的日糧與對(duì)照組日糧1-2個(gè)月，幼齡大馬哈魚肌肉中甜菜堿含量分別為0.12-0.28g/kg和0.7-0.9g/kg【3】。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，人類經(jīng)常食用的甲殼類動(dòng)物的肌肉中甜菜堿的含量為1-9g/kg，而軟體動(dòng)物的含量為6-14g/kg【2】。
　　綜上所述，甜菜堿對(duì)人類、動(dòng)物以及生態(tài)環(huán)境是無害的，因此認(rèn)為通過檢測(cè)甜菜堿對(duì)水生動(dòng)物的毒性來評(píng)估甜菜堿對(duì)環(huán)境的影響是沒有必要的。
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